اترینگایت

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
اترینگایت یافت‌شده در معدن نچوانینگ آفریقای جنوبی

اترینگایت (به انگلیسی: Ettringite) یا هگزاکلسیم آلومینات تری‌سولفات هیدرات یک کانی با ترکیب شیمیایی تقریبی ‎Ca6Al2(SO4)3(OH)12·[30-32](H2O)‎[۱] یا ‎Ca6Al2(SO4)3(OH)12·[26](H2O)‎[۲] است. این کانی فراوان‌ترین عضو گروه اترینگایت در طبیعت است.[۳] این فاز محصول هیدراسیون سیمان پرتلند بوده و نیز در سفیدکردن کاغذ کاربرد دارد.[۴]

تاریخچه[ویرایش]

این مینرال در سال ۱۸۷۴ در ناحیه اترینگن در حفرات آخال سنگ‌های آهکی متامورف کشف و اترینگایت نامیده شد.[۵] در ابتدا فرمول شیمیایی آن بصورت 6CaO. Al2O3. 3SO3. 33H2O [۶] یا 6CaO. Al2O3. 3SO3.32H2O [۵] فرض می‌شد.

بلورشناسی[ویرایش]

این کانی در ساختار بلوری هگزاگونال با گروه فضایی P31c (شماره ۱۵۹) متبلور می‌شود.[۷] پارامترهای شبکهٔ آن عبارتند از:

Goetz-Neunhoeffer 2006[۷] Hartman 2006[۸] Antao 2002[۹] ICDD-PDF (41-1451) 1989[۱۰]
a (Å) 11.229(1) 11.166881(82) 11.223(1) 11.2240
c (Å) 21.478(3) 21.35366(22) 21.474(2) 21.4080
V (Å3) 2345.46(6) 2306.4(3) 2342.2(5) 2335.62
توضیحات پراش اشعه ایکس پراش نوترونی (T=10K) پراش اشعه ایکس پراش اشعه ایکس

در ساختار بلوری این کانی، یک هشت‌وجهی Al(OH)6 و سه Ca([OH]4[OH2]2)[OH2]2 منشور مثلثی دوسر پوشیده با اشتراک یال‌هایشان ستون‌های نامتناهی موازی [001] ایجاد می‌کنند و چهاروجهی‌های SO4 و مولکول‌های آب در میان ستون‌ها واقع شده‌اند.[۱۱]

در سیمان پرتلند[ویرایش]

تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از بلورهای سوزنی شکل اترینگایت تشکیل‌شده در داخل حفره‌های بتن

تشکیل اترینگایت (C6A$3H32) -که یکی از ترکیبات فاز AFt سیمان است[۱۲]- از C3A و $C در حضور هیدروکسید کلسیم بصورت زیر انجام می‌شود:[۱۳]

به محض ترکیب سیمان با آب، تشکیل اترینگایت آغاز شده و بصورت سیگموئید ادامه می‌یابد.[۱۴] این اترینگایت، «اترینگایت اولیه» نامیده می‌شود که بطور همگن رشد پیدا می‌کند.[۱۵] تشکیل اترینگایت منجر به افزایش حجم بتن/سیمان می‌شود که به علت قابلیت تغییر شکل پلاستیک سیمان قبل از گیرش کامل، این افزایش حجم بی‌ضرر بوده[۱۵] و باعث پرشدن حفره‌های موجود در سیمان می‌شود.[۳] از این خاصیت اترینگایت برای تولید سیمان انبساطی استفاده می‌شود.[۱۶] در مقابل، تشکیل تأخیری اترینگایت به علت عدم امکان تغییر شکل زمینه، باعث به وجود آمدن تنش کششی در مرز مشترک با فاز مادر می‌شود که می‌تواند موجب ایجاد ترک شود.[۱۷]

منابع[ویرایش]

  1. Jayant D. Bapat, Mineral Admixtures in Cement and Concrete, CRC Press, 2013, p. 132 ISBN: 978-1-4398-1792-6
  2. A.E. Moore, H.F.W. Taylor, Crystal structure of ettringite, Acta Crystallographica Section B: Structural science, crystal engineering and materials, 26 (1970), 386-393. doi:10.1107/S0567740870002443
  3. ۳٫۰ ۳٫۱ G. Macleod and A. J. Hall, Whisker crystals of the mineral ettringite, Mineralogy and Petrology, Volume 43, Number 3 / February, 1991, pp. 211-215. doi:10.1007/BF01166892
  4. A. Moore, H.F.W. Taylor, Crystal Structure of Ettringite, Nature 218, 1048 - 1049 (15 June 1968); doi:10.1038/2181048a0
  5. ۵٫۰ ۵٫۱ Johannea Lehmann, Über den ettringit, ein neues mineral, in Kalkeinschlüssen der Lava von Ettringen (Laacher Gebiet), Neues Jahrbuch für Mineralogie, Geologie und Palaontologie, 1874, 273-275
  6. P.K. Mehta, A. Klein, Formation of Ettringite by Hydration of a System Containing an Anhydrous Calcium Sulfoaluminate, Journal of the American Ceramic Society Volume 48, Issue 8, August 1965, Pages 435–436 doi:10.1111/j.1151-2916.1965.tb14786.x
  7. ۷٫۰ ۷٫۱ F. Goetz-Neunhoeffer, J. Neubauer, Refined ettringite (Ca6Al2(SO4)3(OH)12∙26H2O) structure for quantitative X-ray diffraction analysis, Powder Diffraction, Volume 21, Issue 1, March 2006 , pp. 4-11 doi:10.1154/1.2146207
  8. M.R. Hartman, R. Berliner, Investigation of the structure of ettringite by time-of-flight neutron powder diffraction techniques, Cement and Concrete Research 36 (2006) 364–370 doi:10.1016/j.cemconres.2005.08.004
  9. Sytle M. Antao, Michael J. Duane, Ishmael Hassan, DTA, TG, AND XRD studies of sturmanite and ettringite, The Canadian Mineralogist, Vol. 40, pp. 1403-1409 (2002) doi:10.2113/gscanmin.40.5.1403
  10. ICDD (1989) "Powder diffraction file," International Centre for Diffraction Data, edited by Frank McClune, 12 Campus Boulevard, Newtown Square, Pennsylvania, 19073-3272.
  11. P. Villars, K. Cenzual, J. Daams, R. Gladyshevskii, O. Shcherban, V. Dubenskyy, V. Kuprysyuk, O. Pavlyuk, I. Savysyuk, S. Stoyko, Ca6Al2[SO4]3[OH]12[H2O]26 , in Landolt-Börnstein - Group III Condensed Matter, Volume 43A7, Crystal Structures of Inorganic Compounds, Springer Berlin Heidelberg, 2009, pp 645-647 ISBN: 978-3-540-69948-4 doi:10.1007/978-3-540-69949-1_257
  12. Wieslaw Kurdowski, Cement and Concrete Chemistry, Springer Science+Business Media, 2014 p.171 ISBN: 978-94-007-7944-0
  13. Karl Heinz Buchel, Hans-Heinrich Moretto, Peter Woditsch, Industrial Inorganic Chemistry, WILEY-VCH Verlag GmbH, 2nd Ed. 2000, p. 412 ISBN: 978-3-527-29849-5
  14. P. Barnes , S. M. Clark , D. Häusermann , E. Henderson , C. H. Fentiman , M. N. Muhamad & S. Rashid, Time-resolved studies of the early hydration of cements using synchrontron energy-dispersive diffraction, Phase Transitions, Volume 39, 1992 - Issue 1-4, Pages 117-128 doi:10.1080/01411599208203475
  15. ۱۵٫۰ ۱۵٫۱ M. Collepardi, A state-of-the-art review on delayed ettringite attack on concrete, Cement and Concrete Composites, Volume 25, Issues 4–5, May–July 2003, Pages 401-407 doi:10.1016/S0958-9465(02)00080-X
  16. M.D.Cohen, Theories of expansion in sulfoaluminate - type expansive cements: Schools of thought, Cement and Concrete Research Volume 13, Issue 6, November 1983, Pages 809-818 doi:10.1016/0008-8846(83)90082-0
  17. S. Diamond, Delayed ettringite formation — Processes and problems, Cement and Concrete Composites, Volume 18, Issue 3, 1996, Pages 205-215 doi:10.1016/0958-9465(96)00017-0